Для изменения свойств бетонной и растворной смеси, а также для влияния на конечный продукт (бетонный камень) в современном строительстве применяются различные добавки, а именно пластификаторы для бетона.
Они могут быть натуральными, химическими, в жидком виде, сухом порошке или в виде концентрированной смеси. Их сегодня великое множество. В этой статье мы поговорим о добавках, которые называются пластифицирующими.
По большому счёту, три основных показателя призваны изменить добавки, это:
- Удобоукладываемость смеси бетона или раствора.
- Водопроницаемость затвердевшего бетонного камня.
- Прочностные характеристики бетона.
Борьба за улучшение этих свойств и ведётся уже более 50 лет при помощи добавок, а именно пластифицирующих.
Для чего нужен пластификатор
Пластифицирующие добавки – это органические или неорганические вещества, которые при добавлении в бетонные или растворные смеси значительно увеличивают её подвижность.
Подвижность смеси – измеряется при помощи конуса Абрамса и обозначается буквой П с цифрами от 1 до 5. Этому прибору ровно 100 лет.
Он представляет собой металлический пустотелый конус с диаметром внизу 20 см, вверху 10 см и высотой 30 см, в который затрамбовывают специальным стержнем бетонную или растворную смесь и при снятии замеряют осадку этого конуса в см.
По показателям осадки и существует градация шкалы подвижности смеси или есть ещё такой термин – удобоукладываемость.
Значение П1 присваивается при осадке конуса 1-4 см, а П5 более 21 см. Почему я так подробно распинаюсь с этим техническим термином, а вот почему – если будет низкий показатель подвижности смесь нельзя будет подавать по шлангам бетоновоза и нельзя будет заполнить сложно армированные конструкции
Надо отметить, что при добавлении пластификаторов существует нормативная документация, которая контролирует потерю прочности бетона от их применения.
А именно – не более 5% потери прочности при добавлении пластификатора, что определяется в лабораторных условиях по показателям прочности бетонных или растворных кубиков (100х100х100 см) после 28 суток твердения при температуре (20±2) С и относительной влажности воздуха не менее 95%.
Производители добавок
Среди известных производителей для улучшения характеристик бетона являются “Биотех”, “Альянс”, “Полипласт”, “ТехноНиколь”, “Форт”, “Мастер”.
В качестве упаковки упрочнителей используют либо мешки от 10 до 25 кг, либо канистры от 1 до 10 л. Стоимость примесей колеблется от 35 до 50 рублей за один килограмм.
Что касается уплотнителей и замедлителей — цена установлена на уровне от 50 до 90 рублей, пластификаторов — от 70 до 110 рублей, присадок для привлечения воздуха – 100 – 300 рублей.
Если присадки применять за предназначением и в нужных количествах, то арболитовое сооружение будет служить долгие годы из-за увеличения его прочности. Поэтому экономить на присадках нельзя, ведь от этого зависит безопасность и здоровье человека.
Водопроницаемость бетона
Это очень важный показатель, который влияет на прочностные характеристики бетона, так как обладая пористой структурой в эти пустоты проникает вода и при минусовых температурах расширяется и разрывает цементный камень.
Этот процесс напрямую связан с долговечностью конструкций. А пустоты образуются после испарения воды, то есть чем больше будет содержание в бетонной смеси воды, тем более пористой структурой будет обладать конструкция в итоге.
Тут мы и подходим к такому показателю как водоцементное отношение – это отношение массы воды к массе цемента на кубометр смеси.
Существует некая величина этого показателя — 0.4, она считается достаточной для полной гидратации цемента в теле камня. Но работать с такой консистенцией очень сложно, но стремиться к ней надо.
Чем меньше эта величина, тем меньше будет пористость цементного камня, тем долговечнее будет держаться наше сооружение.
Так вот, снизить этот показатель можно применяя пластифицирующие добавки. Именно они и позволяют уменьшить водопроницаемость бетона по той причине, что требуется для получения нужной прочности меньшее количество воды.
Увеличивая текучесть бетонной смеси, мы улучшаем её способность укладываться в необходимую форму или опалубку, исключая образование пустот при густом армировании. В этом случае важнейшую роль и играют пластифицирующие добавки.
Для этого важнейшего свойства бетонов сопротивляться водопроницаемости существует отдельный ГОСТ 12730.5-84, который правда нормирует и призван контролировать показатель водонепроницаемости бетонов.
В этом ГОСТе подробно прописаны испытания затвердевших бетонных и растворных образцов и в зависимости от результатов им присваивается класс по водонепроницаемости от W2 до W20. Водонепроницаемость увеличивается с ростом цифрового значения.
Методы испытаний рассматривать не будем, это довольно сложная процедура. Скажем лишь о том, что наиболее ходовой показатель по водонепроницаемости из всех выпускаемых бетонов W6.
Применение пластифицирующих добавок
Все бетонные заводы и многие строительные компании, связанные с бетоном, используют суперпластификатор. Применение этой добавки значительно снижает количество воды при производстве бетона, что исключает вымывание цемента при замешивании и повышает прочность и текучесть материала. Дозировка пластификатора ведется по расчету от количества цемента.
Особенности и основные характеристики суперпластификаторов:
- его уникальные свойства позволяют повысить текучесть бетонной смеси в несколько раз, снизив расход воды и цемента, что значительно сокращает затраты средств на строительство;
- повышает прочность и однородность бетона
- легко смешивается с другими добавками, усиливая их свойства
- не оказывает вредного воздействия на организм человека.
Расход суперпластификатора составляет не более 0.3% от массы цемента. Возможное снижение расхода воды – до 20%. Отличительной чертой является то, что суперпластификатор отлично взаимодействует с другими добавками, усиливая их характеристики.
Другие добавки
Особое значение имеют добавки, регулирующие текучесть бетонной смеси по времени затвердевания, тепловыделения, а также способности твердеть при отрицательных температурах.
Применение химических добавок снижает расход цемента, регулирует физические и механические свойства бетона. Увеличивается прочность и морозостойкость, водо- и газонепроницаемость, защитные свойства стальной арматуры.
Минеральные добавки улучшают пластичность бетона и стойкость против расслоения, но негативно влияют на водопотребность смеси, которая может повыситься или понизиться. Повысить водопотребность смеси может природная минеральная добавка осадочного происхождения, микрокремнезем и золы. Кварцевый песок и известняк не меняют этот показатель.
Удобоукладываемость
Этот показатель также имеет архиважное значение для бетонных смесей. Учёные разобрались, что для полной гидратации цемента, то есть для полного его затвердения достаточно значения водоцементного соотношения 0.25, но такая смесь не может быть уложена нормально в форму или опалубку.
Поэтому количество воды повышают до значения 0.5, иными словами намеренно ухудшают прочностные характеристики конечного продукта в погоне за удобоукладываемостью. Но если добавить пластифицирующую добавку, то можно снизить водоцементное отношение до 0.4, что даст 20 %-й эффект.
При этом количество пустот и капиллярных сетей в цементном камне будет уменьшено. Удобоукладываемость или подвижность смеси, о чём подробно я писал выше, будет управляться при помощи пластифицирующих добавок.
Виды пластификаторов и их характеристики
В соответствии с ГОСТом пластификаторы делятся на пластификаторы и суперпластификаторы. Как можно понять из названия пластификатор влияет на пластичность бетонной смеси и в этом его основное предназначение.
Улучшая пластичность, он влияет на водопотребность и этот эффект мы уже разобрали ранее.
Пластификаторы – это поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые относятся к классу лигносульфонатов.
Химия взаимодействия этих веществ с частицами клинкерного цемента довольно сложная, она заключается в понижении поверхностного натяжения воды и вовлечения воздуха в раствор.
Самым известным пластификатором будет простое мыло.
Пластификаторы выпускаются в следующих состояниях:
- жидкие, готовый раствор;
- пастообразные, концентрированный раствор;
- порошок.
Суперпластификаторы это такие вещества, которые не только великолепно влияют на пластичность бетонов и растворов, но и содержат такие компоненты, которые дополнительно улучшают такие его свойства как:
- воздухововлечение;
- гидрофобизация;
- морозостойкость;
- ускорители твердения;
- замедлители твердения;
- коррозионная стойкость арматуры и бетона.
Такое комплексное применение поверхностно-активных веществ в современном строительстве позволяет говорить о гиперпластифицирующем эффекте.
Они повышают прочность, улучшают растекаемость смеси, что даёт возможность заливать густоармированные конструкции, повышают коррозионную стойкость как арматуры, так и самого бетона.
Можно задаться вопросом, почему нужны такие взаимоисключающие свойства, как ускорение твердения и замедление твердения.
Это будет зависеть от условий заливки и расстояний от завода производителя бетона до объекта. Если дальнее расстояние, то нужен замедлитель, а если нужно быстро разбирать опалубку по условиям проекта, то надо применять ускоритель.
Основные виды пластификаторов
Гидрофильные. Механизм работы: активное вещество, вступая в реакцию с водой, преобразует её в тягучую смесь, которая при взаимодействии с основными компонентами бетона придает материалу текучесть.
Гидрофобные. Механизм работы: по мере застывания бетона добавки выталкивают из него воду. При этом повышаются изоляционные свойства материала за счет увеличения количества микроскопических пузырьков воздуха в смеси. Изменяется показатель замерзания.
- Пластификаторы бывают порошкообразные и в виде концентратов.
Сухой вид предварительно разводят водой, либо засыпают в готовящуюся смесь в самом начале приготовления.
Расход жидкого пластификатора незначителен и составляет не более 1% от количества раствора.
- Разновидности пластификаторов по исходному компонентному составу.
Органические состоят из побочных продуктов органического синтеза химических предприятий.
Органоминеральные добавки объединяют органические и минеральные вещества, обладающие нужным эффектом.
Неорганические добавки – это электролиты, способные изменить свойства бетона как в лучшую, так и в худшую стороны. Поэтому применение этих пластификаторов должно быть оптимальным.
- Суперпластификаторы, по входящему в их состав сырью:
- сульфированные меламиноформальдегидные смолы и добавки на их основе;
- продукты конденсации нафталиносульфокислоты и формальдегида и добавки на их основе;
- модифицированные лигносульфонаты (ЛС) и добавки на их основе.
Наиболее эффективными считаются суперпластификаторы на основе очищенных от сахара лигносульфонатов, на основе поликарбоксилатов и полиакрилатов. Они наиболее экономичны за счет стерического эффекта (возможность замедления или невозможность реакции). Поликарбоксилаты и полиакрилаты дорогие, поэтому их совмещают с другими пластификаторами
Обзор производителей пластификаторов
На рынке химических пластифицирующих добавок в бетоны и растворы есть множественное предложение как зарубежных производителей, так и отечественных. Но обо всём по порядку.
Sika Sikament BV-3M (Швейцария)
- Пластификатор используется для бетонов марок М50 до М400. Область применения бетонов довольно широка – фундаменты, ростверки, наливные полы, перекрытия и многое другое.
- Не содержит токсичных веществ. При попадании на тело рабочего, достаточно смыть его водой с мылом без опасений.
- Позволяет снизить расход цемента до 15 %. К нему можно домешивать другие добавки, он отлично взаимодействует с ними без вреда для бетонной смеси.
- Не вызывает коррозии арматуры, так как в нём нет хлоридов, что очень важно для густоармированных сооружений.
- Расход от 0.4 до 1 % к массе цемента.
- Стоимость 5 л – от 528 руб.
Cemmix CemPlast (Россия)
- Суперпластификатор, обладает всеми теми же достоинствами, что и предыдущая позиция, но необходимо отметить такую особенность этой добавки – она обладает биоцидными свойствами. Это способность вещества не позволять развиваться биологическим организмам. Такое качество необходимо бетонам, которые применяются при возведении сооружений во влажных средах, как например морские пирсы и молы.
- Расход до 1 % по массе цемента.
- Стоимость 5 л – от 474 руб.
Isomat Plastiproof (Греция)
- Гидроизолирующая добавка со свойствами пластификатора.
- Отлично подходит для бетонов, которые используются для сооружений типа подземных переходов, фундаментов, где присутствует давление воды.
- Не содержит хлориды, расход 0.2 – 0.5 кг на 100 кг цемента.
- Стоимость 5 л – от 1140 руб.
Разновидности добавок
Все модификаторы изготовляются в текучих состояниях, в виде порошков и концентратов. По составу они делятся на химические и тонкомолотые.
Химические состоят из синтетических компонентов, поэтому внедряются небольшими порциями. Они производятся в виде порошков, эмульсий и жидкостей.
Тонкомолотые выполняют роль наполнителей и вводятся в больших количествах. Их роль — экономия трат цемента. В составе тонкомолотых примесей находятся минеральные вещества и отходы с производств разных отраслей.
Модификаторы
Роль модификатор разная, все зависит от того, с какой целью они используются: для стяжек, колодцев, фундамента и др. В комплексе они помогают раствору ложиться ровно, заполняя все щели и отверстия.
Другие их характеристики такие:
- увеличивают термин эксплуатации;
- повышают устойчивость;
- стойкость к низким температурам;
- устойчивость воздействию воды.
Пластификаторы
Данное вещество увеличивает пластичность бетонного раствора без использования жидкости. С их помощью раствор ставится текучее и пластичнее.
Ведь мысль о том, что добавление некоторого количества воды в смесь придаст арболиту пластичность, не всегда сочетается с действительностью.
Очень важно добавлять точное количество жидкости согласно технологии, тогда смесь приобретет нужную прочность, иначе превышение количества воды приведет к пористости и значительному уменьшению качества раствора. Согласно технологической карте, на 10 кг необходимо около 4-6 литров воды.
Благодаря пластификаторам снижается расход на 10%, при этом не уменьшая его качества и не позволяя расслаиваться смеси.
От того насколько сильно пластификаторы влияют на материал, их разделяют на:
- слабые;
- средние;
- сильные;
- супер пластификаторы.
Стабилизаторы
Добавки на основе стабилизатора делают из целлюлозы, микрофибры, базальта, полипропилена.
Благодаря стабилизаторам повышается термин эксплуатации изделия, уменьшается подверженность к механическим повреждениям и износу.
Эти добавки усиливают надежность, укрепляют структуру метриала, смесь не расслаивается, увеличивается вязкость и гомогенность. Для арболита с красителями стабилизаторы не позволяют растекаться красителю.
Регуляторы подвижности
Такие добавки применяют в том случае, если предстоит перевозить готовую смесь на большие расстояния. Ведь известно, что бетон быстро застывает, особенно в летний период, когда температура воздуха высокая.
Присадки помогают предотвратить его застывание на некоторое время.
Морозостойкие добавки
Данные примеси помогают работать с арболитом в холодное время при температурах -15° – 25 градусов°. Они работают в жидкости как антифриз, при этом температура замерзания меняется.
Наиболее часто в качестве морозостойких присадок выступают:
- мочевина;
- хлорид кальция;
- нитрат натрия;
- хлорид натрия;
- нитрат калия.
Гидрофобизирующие добавки
Данные присадки помогают отталкивать молекулы воды с бетона. Особенно это важно для основы под фундамент, ведь одно из основных предназначений фундамента — не пропускать воду в основную конструкцию.
После добавления гидрофобизирующей добавки можно даже не добавлять битумную обмазку, так как конструкция уже будет защищена от попадания воды.
Среди известных гидрофобизирующих добавок — жидкое стекло, но оно дорогостоящее, а его количество должно быть значимым, поэтому его заменяют более приемлемым по цене “Пенетроном”.
Действие его таково, что он кристаллизуется и перекрывает поры, тем самым перекрывая доступ воды и защищая арматуру от разрушения.
Антикоррозийные вещества
Применение этих добавок очень сильно влияет на термин эксплуатации бетонного камня, ведь с их помощью нивелируется агрессивное воздействие внешних факторов на железный каркас сооружения.
Присадки увеличивают стойкость к воздействию воды и плотность материала.
Химические присадки
К данным присадкам относят все модификаторы, пластификаторы, гидрофобизаторы и все остальные добавки для бетона.
Существуют специальные присадки для противостояния крошения камня и расслоения раствора или модификаторы для подвижности, либо добавки для удерживания влаги до момента ее застывания.
Есть еще добавки, которые применяют для избежания возникновения появления грибков, плесени и других вредных веществ на поверхности швов, стыков и других мест, часто контактирующих с водой.
Добавки для набора прочности
Применение таких добавок содействует стойкости к воздействию воды, износостойкости и длительному термину эксплуатации.
Среди известных добавок данного типа — сульфат железа, нитрат кальция, сульфат железа, но их количество не должно превышать 3% от общей массы.
Если вводить смолы ТЭГ – 1 или ДЭГ – 1, то в количестве не больше 1,6% от общей массы.
Присадки для ускорения схватывания
Такие присадки используются тогда, когда нужно чтобы бетон быстро застывать в природных условиях, особенно зимой при низких температурах. Среди них — электролиты, которые вводят не больше 3% от общей массы.
Замедлители твердения для бетона
Очень большую роль играет введение этих присадок, особенно для полов и фундаментов. Ведь согласно технологии больших массированных конструкций важно, чтобы бетон оставался жидким.
Если не ввести вовремя данную присадку, это приведет к затвердеванию конструкции по отдельности в разных местах, начиная с первого, а это в будущем приведет к неустойчивости конструкции.
В случае, если не вводить данные присадки, придется потратить много времени на обработку стыков старого и нового покрытия, а это никому не нужно.
В качестве замедлителей выступают:
- кормовая патока;
- РСБ-500;
- глюконат натрия;
- нитрилотриметиленфосфоновая кислота;
- молочная сыворотка.
Добавки к самоуплотняющимся смесям
Для подвижности бетонного раствора используют супер пластификаторы. В основном их применяют для тонких поверхностей — стен, перегородок.
Благодаря им уменьшается расход раствора без утраты качества, водонепроницаемость увеличивается, а также укрепляется прочность состава.
Добавки для газообразования, пенообразования и воздухолечения
Данные добавки очень положительно влияют на прочность и морозостойкость бетона. Благодаря им в бетоне формируются замкнутые воздушные поры, дающие возможность бетону место для расширения при воздействии воды, а это в свою очередь значительно уменьшает шансы на разрушение бетонной конструкции.
В роли воздухововлекающих присадок выступают:
- соли органических кислот;
- нефтяные кислоты;
- обмыленный древесный пек;
- синтетические моющие средства;
- соли лигносульфоновых кислот;
- древесная смола.
Пенообразующие добавки воспроизводят замкнутые ячейки в бетоне, путем вспенивая бетонного раствора. В основном их применяют для изготовления пеноблоков и газоблоков.
Они придают материалу стойкости к атмосферным явлениям, в основном к низким температурам. В роли таких присадок выступают синтетические и белковые вещества.
Газообразующие добавки применяют для получения пористой структуры бетона. Это необходимо, чтобы уменьшить вес сооружения и повысить теплоизоляционные свойства.
Также благодаря присадкам повышается стойкость к влиянию химических солей, прочность и длительный термин эксплуатации. Среди известных добавок этого типа — алюминиевая пудра, органические вещества на основе кремния.
Пигменты
Красители добавляют либо уже на готовую конструкцию путем распыления либо же в процессе изготовления раствора. Их применяют с целью придания привлекательного внешнего вида конструкции.
Красители бывают на натуральной и химической основе и выпускаются в порошковом, жидком либо пастообразном виде.
Среди свойств пигментов выделяют такие:
- отлично покрывают поверхность;
- микро порошковый помол;
- стойкость к воздействию солей и других химических элементов;
- устойчивость к воздействию солнечных лучей;
- масло емкость.
С – 3 (Россия)
- Знаменитый суперпластификатор, появившийся ещё в 1980 г в Советском Союзе на основе нафталинсульфокислоты и формальдегида.
- Позволяет получать литые смеси с подвижностью П4, П5.
- Даёт возможность снизить расход цемента до 25%, а также марку портландцемента поменять с М500 на М400.
- Продаётся в жидком и порошковом виде.
- Совместим со всеми видами добавок.
- При замерзании раствор не теряет своих первоначальных свойств.
- Подмешивается в воду затворения второго добавления.
- Порошок предварительно нужно растворить в воде.
- Расход: для подвижных бетонных и растворных смесей – 0.2-0.8 % от веса цемента; для самоуплотняющихся смесей – 0.8-1.2 % от массы вяжущего.
- Стоимость мешок 25 кг – от 2400 руб.
Самостоятельное приготовление суперпластификатора С-3
Взвешиваем на весах 366 г пластификатора в порошке коричневого цвета. Отмеряем также 634 г чистой воды. Вода должна быть горячей вплоть до 90 C.
Добавляя постепенно порошок в воду, постоянно надо перемешивать чтобы он не успевал кристаллизоваться.
Лучше пользоваться миксером или дрелью с насадкой.
Пропорция в бетономешалку будет в зависимости от её ёмкости и главное – веса цемента. Примерно 1 % от массы цемента подойдёт для заливки фундамента дома бетоном марки М200.
Коротко о главном
- Важнейшей формулой бетонной и растворной смеси будет водоцементное отношение (В/Ц). Чем ниже этот показатель, тем прочнее будет конструкция после затвердевания. Стремиться надо к показателю 0.5.
- Достичь идеального В/Ц можно применяя пластификаторы и суперпластификаторы. Пластификаторы также помогут снизить расход цемента, а, следовательно, и стоимость строительных работ.
- Приготавливая смеси с использованием химических добавок надо использовать средства защиты, чтобы уберечь себя от повреждений и попадания ядовитых веществ в дыхательные пути и глаза. При попадании на кожу смыть мылом.
- Размешивайте пластификатор сначала в воде, а уже потом добавляйте в бетономешалку. Вода для разведения порошкового или пастообразного пластификатора должна быть нагретой до 60-90 C.
Ждём от вас как всегда вопросы и советы.
Понравилась статья, поделитесь ей в социальных сетях. Это поможет им получить полезную информацию и поддержит наш проект.
